DQ Drehdurchführungen als dauerhafte Lösung für die Koehler Paper Group

Investition mit eingesparten Wartungskosten refinanziert

Nach der Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit auf der PM6 im Werk Kehl verzeichnete die Koehler Paper Group zunehmende Ausfälle von Drehdurchführungen am Kalander. Gemeinsam mit dem Drehdurchführungsspezialisten Christian Maier Heidenheim fand man einen effizienten Weg, um die Wartungs- und Ausfallkosten zu minimieren.

Im Werk Kehl der Koehler Paper Group ist die Papiermaschine PM6 für die Produktion von Dekorpapier zuständig. Die dort hergestellten Papiere dienen als Basis für die Oberflächenveredelung von Faserplatten zu Laminat- oder Möbelplatten. Mit einer Produktionskapazität bis zu 42.000 Tonnen pro Jahr zählt die PM6 zu den leistungsfähigsten Anlagen ihrer Klasse.

Eine wichtige Einheit der Anlage bildet der Janus-Kalander in senkrechter Ausführung mit 5 Walzen. Dort wird das Papier so satiniert, dass bei der späteren Bedruckung und Kunstharzbeschichtung eine optimale Qualität erzielt werden kann. Beheizt wird der Kalander über die Einspeisung von Wärmeträgeröl in die Walzen, das für eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Walzenoberfläche sorgt. Um das Öl mit einer Temperatur von 195° C in die rotierende Walze einbringen zu können, ist eine Drehdurchführung erforderlich, die an der Rotationsseite mit der Walze verbunden wird und an der feststehenden Seite über die Zu- und Abflussanschlüsse für das Wärmeträgeröl verfügt.

Reaktionsfreudiges Wärmeträgeröl

Geliefert wurde die Drehdurchführung von der Christian Maier GmbH & Co. KG. Das mittelständische Unternehmen zählt zu den Markt- und Technologieführern, wenn es um den Anschluss von Rohrleitungen an rotierende Walzen und Einheiten zur Durchführung von Medien wie Wasser, Dampf, Wärmeträgeröl, Druckluft, Kühlschmiermittel, Hydrauliköl oder Vakuum geht. Drehdurchführungen für Wärmeträgeröl bringen eine besondere Herausforderung mit sich, weil extrem hohe Anforderungen an die Abdichtung gestellt werden. Denn: Wärmeträgeröl ist bei Temperaturen über 120° C besonders reaktionsfreudig und oxidiert beim kleinsten Kontakt mit der Luft zu kristallinen Strukturen. „Diese Partikel sind enorm abrasiv, so dass bei der geringsten Undichtigkeit innerhalb kürzester Zeit Lager und Dichtungen zerstört werden können“, erläutert Florian Maier, geschäftsführender Gesellschafter von Christian Maier.

Im Auslieferungszustand der PM6 waren im Kalander standardmäßig Drehdurchführungen von Christian Maier verbaut, bei denen eine Fettschicht zwischen Dichtung und Atmosphäre für zusätzlichen Schutz sorgte. Diese Lösung funktionierte in der Anfangsphase ohne größere Ausfälle. Doch als die Koehler Paper Group die Produktionsgeschwindigkeit im Vergleich zur anfänglich gefahrenen Geschwindigkeit um rund 60 Prozent erhöhte, begannen die Dichtungen der Drehdurchführungen Probleme zu bereiten. Die Ausfälle nahmen zu und führten jedes Mal zu einem ungeplanten Maschinenstillstand. „Offenbar war die Belastbarkeit des Dichtungssystems durch die Kombination aus hoher Temperatur und schneller Drehzahl in einem Grenzbereich angelangt“, berichtet Frank Heyne, Produktionsleiter für die PM6 bei der Koehler Paper Group.

Hohe Stillstandskosten

Für die Koehler Paper Group war eine dauerhafte Lösung des Problems unabdingbar, denn die Ausfälle führten zu hohen Kosten. Zu den Aufwendungen für Ersatzteile und Monteure kamen die Produktivitätseinbußen aufgrund der Stillstandszeiten hinzu. „Bis zum Beginn der Reparatur mussten die Kalander mehrere Stunden lang abkühlen, bis die Temperatur des Wärmeträgeröls in einem ungefährlichen Bereich angelangt war“, sagt Frank Heyne.

Damit stellte sich die Frage, ob die im Einsatz befindliche Technik optimiert werden konnte oder ob es sinnvoller wäre, einen neuen Weg zur Wiederherstellung der Produktionssicherung zu beschreiten. Angesichts der hohen Ausfallkosten bei ungeplantem Maschinenstillstand war die wirtschaftliche Perspektive schnell klar: Die Investition in eine neue Drehdurchführungs-Technologie ließ sich nur darstellen, wenn der Wartungsaufwand planbar werden und sich das Ausfallrisiko absolut minimieren lassen würde.

Neues Dichtungskonzept

Christian Maier erarbeitete daraufhin einen neuen Ansatz für die Optimierung der Produktionssicherheit: Die PM6 sollte im Rahmen einer Aufrüstung neue Drehdurchführungen erhalten, bei denen ein zweistufiges System ein Maximum an Dichtigkeit erzielen sollte. „Wir haben die Investitionskosten dem Einsparpotenzial bei Wartungsaufwand und Stillstandszeiten gegenübergestellt und uns dann dazu entschieden, den Vorschlag zu realisieren“, beschreibt Frank Heyne den Entscheidungsprozess.

Bei den neu installierten Drehdurchführungen der Baureihe DQ von Christian Maier kommen zwei Dichtungsebenen zum Einsatz: Die erste Ebene schirmt das Wärmeträgeröl gegen ein Sperrmedium ab, und erst die zweite Ebene trennt das Sperrmedium von der Atmosphäre. Als Sperrmedium dient dasselbe Wärmeträgeröl, allerdings herunter gekühlt auf einen Temperaturbereich zwischen 70 und 80° C. „Bei dieser Temperatur ist der Kontakt mit Luft unproblematisch, weil das Öl noch nicht mit Sauerstoff reagiert und damit auch keine Kristallisation stattfindet“, erläutert Florian Maier. Gekühlt wird das Sperrmedium über eine separate Kühleinheit, die im Stockwerk unterhalb des Kalanders angesiedelt ist.

Lückenlose Überwachung

Um ein Maximum an Betriebssicherheit zu erreichen, rüstete Christian Maier die Einheit noch zusätzlich auf. Sensoren überwachen laufend wichtige Betriebsdaten wie den Füllstand im Kühlöl-Tank, mögliche Druckabfälle an Filtern oder die Durchflussmenge an allen Drehdurchführungen. Die Daten werden in die Maschinensoftware eingespeist und lösen bei kritischen Zuständen einen Alarm aus. Der Maschinenführer kann dann rechtzeitig in Form von Nachjustierungen eingreifen und ein Herunterfahren der Maschine verhindern. Darüber hinaus ist der Kühlkreis mit einer Bypass-Notpumpe ausgerüstet, die bei einem Ausfall der Hauptpumpe anspringt und dadurch für zusätzliche Sicherheit sorgt.

Zielsetzung war, das System so auszulegen, dass bei einer Problemmeldung die PM 6 bis zum nächsten geplanten Reinigungs- und Wartungsstillstand weiterlaufen kann. Der meist 4- bis 5-wöchige Produktionszyklus beginnt mit der Herstellung von weißem Papier und endet im Regelfall mit schwarzem Papier. Anschließend wird die Maschine heruntergefahren, um mit einer Intensivreinigung alle Farbrückstände zu entfernen und den nächsten mit weißem Papier beginnenden Zyklus vorzubereiten. „Über einen solchen Zeitraum lässt sich beispielsweise eine kleinere Leckage im Kühlsystem mit regelmäßigem Nachfüllen und laufender Kontrolle überbrücken“, sagt Florian Maier. Befindet sich die Maschine im geplanten Stillstand, können die erforderlichen Wartungsarbeiten durchgeführt werden, ohne dass daraus zusätzliche Ausfallkosten resultieren.

Kostenersparnis realisiert

Der Plan, mit einer zusätzlichen Investition den Wartungsaufwand massiv zu senken, konnte umgesetzt werden, weil alle Beteiligten am gleichen Strang zogen. Sowohl für die Koehler Paper Group als auch für Christian Maier hatte die ausfallfreie Produktion oberste Priorität. Ebenfalls einig war man sich darüber, dass die Investitions-, Wartungs- und Ausfallkosten nicht isoliert, sondern nur als Gesamtpaket betrachtet werden konnten. Auf dieser gemeinsamen Basis konnte dann eine Lösung gefunden werden, die sowohl technisch als auch wirtschaftlich auf solides Fundament gebaut war.

Auch der Praxistest hat gezeigt, dass die Rechnung aufgeht: Seit der Aufrüstung der PM6 im Jahr 2014 läuft die Anlage, ohne dass die Drehdurchführungen störungsbedingte Ausfälle verursacht haben. Damit sei es gelungen, die Investition über die Einsparungen bei den Wartungs- und vor allem auch Ausfallkosten zu refinanzieren, so das Resümee von Produktionsleiter Frank Heyne: „Schon mit zwei bis drei vermiedenen außerplanmäßigen Maschinenausfällen hat sich die komplette Investitionssumme amortisiert.“

Blick auf die Trockenpartie